(57)【要約】【課題】  ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、短時間かつ容易にしかも明確かつ確実に行うことができるＴＭＲ素子の検査方法及び装置、この検査方法を用いたＴＭＲ素子の製造方法、並びにその製造方法によって製造されたＴＭＲ素子を提供する。【解決手段】  ＴＭＲ素子に互いに異なる電圧値の複数の電圧を印加した状態でこのＴＭＲ素子の抵抗値をそれぞれ測定し、測定した複数の抵抗値から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル磁気抵抗効果素子に互いに異なる電圧値の複数の電圧を印加した状態で該トンネル磁気抵抗効果素子の抵抗値をそれぞれ測定し、該測定した複数の抵抗値から抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の検査方法。
【請求項２】
前記互いに異なる値の複数の電圧が、互いに異なりかつ互いに不連続に印加された電圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記互いに異なる値の複数の電圧が、互いに異なる２つの電圧値を有する２つの電圧であり、測定した２つの抵抗値の差から抵抗変化量を求めて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
トンネル磁気抵抗効果素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、該トンネル磁気抵抗効果素子に該第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とし、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の検査方法。
【請求項５】
前記第１の電圧値を有する電圧と前記第２の電圧値を有する電圧とが、互いに不連続に印加された電圧であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の抵抗値をＲ１とし、前記第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率に応じて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率が所定の閾値未満の場合は該トンネル磁気抵抗効果素子が良品であると評価することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記トンネル磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層がアルミニウムの酸化物で構成されており、かつ、前記第１の電圧値が２５ｍＶ、前記第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、前記所定の閾値が−０．９（％）であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記抵抗値の測定が、所定方向の直流外部磁場を前記トンネル磁気抵抗効果素子に印加した状態で行われることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果ヘッド素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗メモリセルであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
トンネル磁気抵抗効果素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、該トンネル磁気抵抗効果素子に該第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定手段と、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う手段とを備えたことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の検査装置。
【請求項１４】
前記測定手段が、前記第１の電圧値を有する電圧と前記第２の電圧値を有する電圧として、互いに不連続に電圧を印加する手段であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記評価を行う手段が、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う手段であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記評価を行う手段が、前記第１の抵抗値をＲ１とし、前記第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率に応じて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う手段であることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記評価を行う手段が、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率が所定の閾値未満の場合は該トンネル磁気抵抗効果素子が良品であると評価する手段であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記トンネル磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層がアルミニウムの酸化物で構成されており、かつ、前記第１の電圧値が２５ｍＶ、前記第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、前記所定の閾値が−０．９（％）であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記抵抗値の測定中に、所定方向の直流外部磁場を前記トンネル磁気抵抗効果素子に印加する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果ヘッド素子であることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗メモリセルであることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
ウエハ上に薄膜による多数のトンネル磁気抵抗効果素子を作成するウエハ工程と、該ウエハを切断して複数のトンネル磁気抵抗効果素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、該バー部材上の対象とするトンネル磁気抵抗効果素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、該トンネル磁気抵抗効果素子に該第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う評価工程と、評価後の該バー部材を切断して個々のトンネル磁気抵抗効果素子に分離する切断分離工程と備えたことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２３】
ウエハ上に薄膜による多数のトンネル磁気抵抗効果素子を作成するウエハ工程と、該ウエハ上の対象とするトンネル磁気抵抗効果素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、該トンネル磁気抵抗効果素子に該第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う評価工程と、評価後の前記ウエハを切断して複数のトンネル磁気抵抗効果素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、該バー部材を切断して個々のトンネル磁気抵抗効果素子に分離する切断分離工程と備えたことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２４】
ウエハ上に薄膜による多数のトンネル磁気抵抗効果素子を作成するウエハ工程と、該ウエハを切断して複数のトンネル磁気抵抗効果素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、該バー部材を切断して個々のトンネル磁気抵抗効果素子に分離する切断分離工程と、該分離したトンネル磁気抵抗効果素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、該トンネル磁気抵抗効果素子に該第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う評価工程とを備えたことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２５】
前記測定工程が、前記第１の電圧値を有する電圧と前記第２の電圧値を有する電圧として、互いに不連続に電圧を印加する工程であることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記評価工程が、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う工程であることを特徴とする請求項２２から２５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記評価工程が、前記第１の抵抗値をＲ１とし、前記第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率に応じて前記トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う工程であることを特徴とする請求項２２から２６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記評価工程が、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率が所定の閾値未満の場合は該トンネル磁気抵抗効果素子が良品であると評価する工程であることを特徴とする請求項２７に記載の製造方法。
【請求項２９】
前記トンネル磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層がアルミニウムの酸化物で構成されており、かつ、前記第１の電圧値が２５ｍＶ、前記第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、前記所定の閾値が−０．９（％）であることを特徴とする請求項２８に記載の製造方法。
【請求項３０】
前記測定工程が、前記抵抗値を所定方向の直流外部磁場を前記トンネル磁気抵抗効果素子に印加した状態で測定する工程であることを特徴とする請求項２２から２９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項３１】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果ヘッド素子であることを特徴とする請求項２２から３０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項３２】
前記トンネル磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗メモリセルであることを特徴とする請求項２２から３０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項３３】
請求項２２から３２のいずれか１項に記載の製造方法によって製造したことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項３４】
トンネルバリア層がアルミニウムの酸化物で構成されていることを特徴とする請求項３３に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用したヘッド素子や磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ）セル等のＴＭＲ素子の検査方法及び装置、ＴＭＲ素子の製造方法、並びにＴＭＲ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＭＲヘッド素子を備えた磁気ヘッドを製造した後又はその製造途中において、それが良品であるか又は不良品であるかを評価することが通常は行われる。この評価の一つとして、破壊電圧が充分大きいか否かによる長時間の使用に耐え得る信頼性の確認を行うことが要求される。
【０００３】
特許文献１には、ＴＭＲヘッド素子にダメージを与えたり破壊させることなく信頼性の確認を行う検査方法として、設定された初期電流値をＴＭＲヘッド素子に通電して抵抗値を測定し、この抵抗値を用いて検査電流値を求めるか、又はこの抵抗値と素子の測定基準となる電圧値により修正電流値を求めることを何度か行い、最終的な修正電流値をＴＭＲヘッド素子に通電して抵抗値を測定し、最終的な抵抗値を用いて検査電流値を求め、このようにして求めた検査電流値を用いてＴＭＲヘッド素子の電磁変換特性等の特性検査を行う方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている検査方法は、最終的にＴＭＲヘッド素子の電磁変換特性等の特性検査を行う必要があり、信頼性の確認に多大な手間と非常に長い時間を要するという大きな問題を有している。
【０００６】
そこで本願発明者等は、ＴＭＲ素子に電流値の異なる定電流を流し、その出力電圧を測定して抵抗値を算出し抵抗変化率ｄＭＲＲ（％）を求めることを、複数のＴＭＲ素子について行うＴＭＲ素子の検査方法について提案した（特願２００５−０８１７６８、平成１７年３月２２日出願）。
【０００７】
この方法によれば、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、短時間かつ容易に行うことはできるが、その抵抗変化率ｄＭＲＲがＴＭＲ素子の抵抗値と非常に強い相関性を有し、面積による効果と膜質による効果とが混在していたので、良否の明確な判別を確実に行うことが難しいかった。
【０００８】
従って本発明の目的は、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、短時間かつ容易にしかも明確かつ確実に行うことができるＴＭＲ素子の検査方法及び装置、この検査方法を用いたＴＭＲ素子の製造方法、並びにその製造方法によって製造されたＴＭＲ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ＴＭＲ素子に互いに異なる電圧値の複数の電圧を印加した状態でこのＴＭＲ素子の抵抗値をそれぞれ測定し、測定した複数の抵抗値から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行うＴＭＲ素子の検査方法が提供される。
【００１０】
この場合、互いに異なる値の複数の電圧が、互いに異なりかつ互いに不連続に印加された電圧であることが好ましい。ここで、不連続に電圧を印加するとは、１つの電圧を印加した後、その電圧印加を一旦止め、その後、次の電圧を印加することをいう。
【００１１】
また、互いに異なる値の複数の電圧が、互いに異なる２つの電圧値を有する２つの電圧であり、測定した２つの抵抗値の差から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行うことも好ましい。
【００１２】
本発明によれば、さらに、ＴＭＲ素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、このＴＭＲ素子に第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とし、第１の抵抗値と第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行うＴＭＲ素子の検査方法が提供される。
【００１３】
ＴＭＲ素子に互いに異なる一定の電圧値の電圧を印加した時の抵抗値を求め、抵抗変化量を求めることを、複数のＴＭＲ素子について行う。抵抗変化量の小さいＴＭＲ素子における素子破壊電圧は、抵抗変化量の大きいＴＭＲ素子における素子破壊電圧より小さい。従って、異なる電圧値によって測定した抵抗値から抵抗変化量を求めることによって、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊を発生させることなく良否評価できるので、ＴＭＲ素子の良否選別が可能となる。その結果、短時間にＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。特に本発明によれば、ＴＭＲ層のサイズが異なる場合にもこの層にかかる負荷、即ち電圧が等しいため、負荷率を一定に保って測定及び評価を行うことができる。しかも、ＴＭＲ素子を実際に使用する形態に近い状態の電圧条件下で測定を行うことができる。
【００１４】
このように、本発明によれば、抵抗変化量（抵抗変化率）は、ＴＭＲ素子の抵抗値とはさほど強い相関性を持たず、ある値に近づくことでＴＭＲ層のサイズによる面積効果が無くなり、ＴＭＲ層として十分に機能するものと欠陥を有しているものとの見分けが容易になる。即ち、抵抗値と抵抗変化率との関係を表す１本の連続相関線において、抵抗値が小さい領域では傾きが大きくかつ抵抗変化率が減少し、抵抗値がある値以上となると変局して傾きが変化し、ある抵抗変化率へ漸近して飽和する。この抵抗値が小さくかつ相関線が負の大きな傾きを有する領域と、相関線が変局してその傾きが変化しある抵抗変化率に漸近する領域とでは、異なる膜質を示しているのである。その結果、本発明によれば、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができるのである。
【００１５】
第１の電圧値を有する電圧と第２の電圧値を有する電圧とが、互いに不連続に印加された電圧であることが好ましい。ここで、不連続に電圧を印加するとは、１つの電圧を印加した後、その電圧印加を一旦止め、その後、次の電圧を印加することをいう。
【００１６】
第１の抵抗値と前記第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行うことが好ましい。
【００１７】
第１の抵抗値をＲ１とし、第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）に応じてＴＭＲ素子の評価を行うことがより好ましい。
【００１８】
（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）が所定の閾値未満の場合はＴＭＲ素子が良品であると評価することも好ましい。
【００１９】
ＴＭＲ素子のトンネルバリア層がアルミニウム（Ａｌ）の酸化物、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）で構成されており、かつ、第１の電圧値が２５ｍＶ、第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、所定の閾値が、−０．９（％）であることがより好ましい。なお、トンネルバリア層をＡｌの酸化物以外の材料で構成する場合、それに応じて、第１の電圧値、第２の電圧値及び抵抗変化率の閾値を設定すれば、同様に評価が可能となる。
【００２０】
抵抗値の測定が、所定方向の直流外部磁場をＴＭＲ素子に印加した状態で行われることも好ましい。
【００２１】
ＴＭＲ素子が、ＴＭＲヘッド素子か、又はＭＲＡＭセルであることも好ましい。
【００２２】
本発明によれば、さらにまた、ＴＭＲ素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、このＴＭＲ素子に第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定手段と、第１の抵抗値と第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めてこのＴＭＲ素子の評価を行う手段とを備えたＴＭＲ素子の検査装置が提供される。
【００２３】
異なる電圧値によって測定した抵抗値から抵抗変化量を求めることによって、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊を発生させることなく良否評価できるので、ＴＭＲ素子の良否選別が可能となる。その結果、短時間にＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。特に本発明によれば、ＴＭＲ層のサイズが異なる場合にもこの層にかかる負荷、即ち電圧が等しいため、負荷率を一定に保って測定及び評価を行うことができる。しかも、ＴＭＲ素子を実際に使用する形態に近い状態の電圧条件下で測定を行うことができる。
【００２４】
このように、本発明によれば、抵抗変化量（抵抗変化率）は、ＴＭＲ素子の抵抗値とはさほど強い相関性を持たず、ある値に近づくことでＴＭＲ層のサイズによる面積効果が無くなり、ＴＭＲ層として十分に機能するものと欠陥を有しているものとの見分けが容易になる。即ち、抵抗値と抵抗変化率との関係を表す１本の連続相関線において、抵抗値が小さい領域では傾きが大きくかつ抵抗変化率が減少し、抵抗値がある値以上となると変局して傾きが変化し、ある抵抗変化率へ漸近して飽和する。この抵抗値が小さくかつ相関線が負の大きな傾きを有する領域と、相関線が変局してその傾きが変化しある抵抗変化率に漸近する領域とでは、異なる膜質を示しているのである。その結果、本発明によれば、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができるのである。
【００２５】
測定手段が、第１の電圧値を有する電圧と第２の電圧値を有する電圧として、互いに不連続に電圧を印加する手段であることが好ましい。ここで、不連続に電圧を印加するとは、１つの電圧を印加した後、その電圧印加を一旦止め、その後、次の電圧を印加することをいう。
【００２６】
評価を行う手段が、第１の抵抗値と前記第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う手段であることが好ましい。
【００２７】
評価を行う手段が、第１の抵抗値をＲ１とし、第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）に応じてＴＭＲ素子の評価を行う手段であることがより好ましい。
【００２８】
評価を行う手段が、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）が所定の閾値未満の場合はＴＭＲ素子が良品であると評価する手段であることも好ましい。
【００２９】
ＴＭＲ素子のトンネルバリア層がＡｌの酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成されており、かつ、第１の電圧値が２５ｍＶ、第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、所定の閾値が、−０．９（％）であることがより好ましい。なお、トンネルバリア層をＡｌの酸化物以外の材料で構成する場合、それに応じて、第１の電圧値、第２の電圧値及び抵抗変化率の閾値を設定すれば、同様に評価が可能となる。
【００３０】
抵抗値の測定中に、所定方向の直流外部磁場をＴＭＲ素子に印加する手段をさらに備えたことも好ましい。
【００３１】
ＴＭＲ素子が、ＴＭＲヘッド素子か、又はＭＲＡＭセルであることも好ましい。
【００３２】
本発明によれば、さらにまた、ウエハ上に薄膜による多数のＴＭＲ素子を作成するウエハ工程と、ウエハを切断して複数のＴＭＲ素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、バー部材上の対象とするＴＭＲ素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、このＴＭＲ素子に第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、第１の抵抗値と第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う評価工程と、評価後のバー部材を切断して個々のＴＭＲ素子に分離する切断分離工程と備えたＴＭＲ素子の製造方法が提供される。
【００３３】
本発明によれば、さらに、ウエハ上に薄膜による多数のＴＭＲ素子を作成するウエハ工程と、ウエハ上の対象とするＴＭＲ素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、このＴＭＲ素子に第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、第１の抵抗値と第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う評価工程と、評価後のウエハを切断して複数のＴＭＲ素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、バー部材を切断して個々のＴＭＲ素子に分離する切断分離工程と備えたＴＭＲ素子の製造方法が提供される。
【００３４】
本発明によれば、さらにまた、ウエハ上に薄膜による多数のＴＭＲ素子を作成するウエハ工程と、ウエハを切断して複数のＴＭＲ素子が配列されたバー部材を形成する切断工程と、バー部材を切断して個々のＴＭＲ素子に分離する切断分離工程と、分離したＴＭＲ素子に第１の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第１の抵抗値とし、このＴＭＲ素子に第１の電圧値より絶対値が大きい第２の電圧値を有する電圧を印加した状態で抵抗値を測定して第２の抵抗値とする測定工程と、第１の抵抗値と第２の抵抗値とから抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う評価工程とを備えたＴＭＲ素子の製造方法が提供される。
【００３５】
異なる電圧値によって測定した抵抗値から抵抗変化量を求めることによって、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊を発生させることなく良否評価できるので、ＴＭＲ素子の良否選別が可能となる。その結果、短時間にＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。特に本発明によれば、ＴＭＲ層のサイズが異なる場合にもこの層にかかる負荷、即ち電圧が等しいため、負荷率を一定に保って測定及び評価を行うことができる。しかも、ＴＭＲ素子を実際に使用する形態に近い状態の電圧条件下で測定を行うことができる。
【００３６】
このように、本発明によれば、抵抗変化量（抵抗変化率）は、ＴＭＲ素子の抵抗値とはさほど強い相関性を持たず、ある値に近づくことでＴＭＲ層のサイズによる面積効果が無くなり、ＴＭＲ層として十分に機能するものと欠陥を有しているものとの見分けが容易になる。即ち、抵抗値と抵抗変化率との関係を表す１本の連続相関線において、抵抗値が小さい領域では傾きが大きくかつ抵抗変化率が減少し、抵抗値がある値以上となると変局して傾きが変化し、ある抵抗変化率へ漸近して飽和する。この抵抗値が小さくかつ相関線が負の大きな傾きを有する領域と、相関線が変局してその傾きが変化しある抵抗変化率に漸近する領域とでは、異なる膜質を示しているのである。その結果、本発明によれば、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができるのである。
【００３７】
測定工程が、第１の電圧値を有する電圧と第２の電圧値を有する電圧として、互いに不連続に電圧を印加する工程であることが好ましい。ここで、不連続に電圧を印加するとは、１つの電圧を印加した後、その電圧印加を一旦止め、その後、次の電圧を印加することをいう。
【００３８】
評価工程が、第１の抵抗値と第２の抵抗値との差から抵抗変化量を求めてＴＭＲ素子の評価を行う工程であることも好ましい。
【００３９】
評価工程が、第１の抵抗値をＲ１とし、第２の抵抗値をＲ２とすると、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）に応じてＴＭＲ素子の評価を行う工程であることが好ましい。
【００４０】
評価工程が、（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００（％）なる抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）が所定の閾値未満の場合はＴＭＲ素子が良品であると評価する工程であることも好ましい。
【００４１】
ＴＭＲ素子のトンネルバリア層がＡｌの酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成されており、かつ、第１の電圧値が２５ｍＶ、第２の電圧値が１５０ｍＶの場合、所定の閾値が、−０．９（％）であることがより好ましい。なお、トンネルバリア層をＡｌの酸化物以外の材料で構成する場合、それに応じて、第１の電圧値、第２の電圧値及び抵抗変化率の閾値を設定すれば、同様に評価が可能となる。
【００４２】
測定工程が、抵抗値を所定方向の直流外部磁場をＴＭＲ素子に印加した状態で測定する工程であることも好ましい。
【００４３】
ＴＭＲ素子が、ＴＭＲヘッド素子か、又はＭＲＡＭセルであることも好ましい。
【００４４】
本発明によれば、さらに、上述した製造方法によって製造したＴＭＲ素子が提供される。
【００４５】
このＴＭＲ素子のトンネルバリア層がＡｌの酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、異なる電圧値によって測定した抵抗値から抵抗変化量を求めることによって、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊を発生させることなく良否評価できるので、ＴＭＲ素子の良否選別が可能となる。その結果、短時間にＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。特に本発明によれば、ＴＭＲ層のサイズが異なる場合にもこの層にかかる負荷、即ち電圧が等しいため、負荷率を一定に保って測定及び評価を行うことができる。しかも、ＴＭＲ素子を実際に使用する形態に近い状態の電圧条件下で測定を行うことができる。抵抗変化量（抵抗変化率）は、ＴＭＲ素子の抵抗値とはさほど強い相関性を持たず、ある値に近づくことでＴＭＲ層のサイズによる面積効果が無くなり、ＴＭＲ層として十分に機能するものと欠陥を有しているものとの見分けが容易になる。即ち、抵抗値と抵抗変化率との関係を表す１本の連続相関線において、抵抗値が小さい領域では傾きが大きくかつ抵抗変化率が減少し、抵抗値がある値以上となると変局して傾きが変化し、ある抵抗変化率へ漸近して飽和する。この抵抗値が小さくかつ相関線が負の大きな傾きを有する領域と、相関線が変局してその傾きが変化しある抵抗変化率に漸近する領域とでは、異なる膜質を示しているのである。その結果、本発明によれば、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図１はＴＭＲヘッド素子を有する薄膜磁気ヘッドを製造する工程と、さらにこの薄膜磁気ヘッドをアセンブルしてヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を製造する工程とを表すフローチャートであり、図２はその一部の工程を説明する図である。
【００４８】
まず、薄膜用ウエハの集積面上に多数のＴＭＲ読出しヘッド素子（水平磁気記録用又は垂直磁気記録用のＴＭＲ読出しヘッド素子）をマトリクス状に作成する（ステップＳ１）。
【００４９】
図３はこのような各ＴＭＲ読出しヘッド素子の構造の一例を浮上面（ＡＢＳ）と直交する方向から見た断面図であり、図４はこのＴＭＲ読出しヘッド素子をＡＢＳ方向から見た断面図である。
【００５０】
これら図３及び図４に示すように、ＴＭＲ読出しヘッド素子のＴＭＲ層部分は、下部シールド及び電極層３０上に、反強磁性層３１、ピンド層３２、トンネルバリア層３３、フリー層３４、キャップ層３５を順次積層した構造を有しており、その上に、金属ギャップ層３６を介して上部シールド及び電極層３７が積層されている。ＴＭＲ層部分のトラック幅方向には、バイアス層３８が形成されている。ＴＭＲ層の積層順序はこの逆であっても良い。トンネルバリア層３３は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、又はＭｇ等の酸化物で形成されている。
【００５１】
次いで、各ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定する（ステップＳ２）。この場合の抵抗値の測定とは、後述する検査装置を用いて各ＴＭＲ読出しヘッド素子の端子電極にプローブを接触させ、（１）定電圧源から第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、を有する電圧をＴＭＲヘッド素子に印加し、出力される電流の値を電流計で測定してＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出するか、又は、（２）定電流源から既知の電流をＴＭＲヘッド素子に流してその出力電圧を電圧計でモニタし、その値が第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、となる定電流値を知ってＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出するものである。本実施形態では、第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、の電圧がＴＭＲヘッド素子に印加された時に流れる電流値からＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出する。算出した抵抗値は、ウエハ工程初期抵抗値Ｒ０として記憶される。
【００５２】
その後、ＴＭＲ読出しヘッド素子上にインダクティブ書込みヘッド素子を作成する（ステップＳ３）。図２（Ａ）は、このようにして多数の薄膜磁気ヘッド素子２１がマトリクス状に並んで形成されたウエハ２０を示している。
【００５３】
インダクティブ書込みヘッド素子を作成した後、ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定すると共に抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（単位は％、以下同じ）を測定する（ステップＳ４）。この場合の抵抗値の測定とは、後述する検査装置を用いて各ＴＭＲ読出しヘッド素子の端子電極にプローブを接触させ、（１）定電圧源から第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、を有する電圧をＴＭＲヘッド素子に印加し、出力される電流の値を電流計で測定してＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出するか、又は、（２）定電流源から既知の電流をＴＭＲヘッド素子に流してその出力電圧を電圧計でモニタし、その値が第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、となる定電流値を知ってＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出するものである。本実施形態では、第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、の電圧がＴＭＲヘッド素子に印加された時に流れる電流値からＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出する。算出した抵抗値は、第１の抵抗値Ｒ１として検査装置に記憶される。また、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）は、以下のようにして求める。上述のごとく第１の抵抗値Ｒ１を求めた後、第１の電圧値の電圧とは不連続に、かつこの第１の電圧値より高い第２の電圧値、例えば１５０ｍＶ、の電圧がＴＭＲヘッド素子に印加された時に流れる電流値からＴＭＲヘッド素子の抵抗値を算出し、算出した抵抗値を第２の抵抗値Ｒ２として検査装置に記憶する。その後、第１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗値Ｒ２から、ＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００を用いて算出して記憶する。ここで、電圧を不連続に印加するとは、第１の電圧値の電圧を印加した後、その電圧印加を一旦止め、その後、第２の電圧値の電圧を印加することをいう。一方、電圧を連続に印加するとは、第１の電圧値の電圧を印加し、その電圧を切ることなく、第２の電圧値の電圧を印加することをいう。電圧は不連続に印加することが望ましいが、連続に印加しても良い。
【００５４】
このステップＳ４においては、その時点における第１の抵抗値Ｒ１と、ステップＳ２で求めたウエハ工程初期抵抗値Ｒ０とを比較し、抵抗値が変化している場合には、インダクティブ書込みヘッド素子形成工程において、ＴＭＲ読出しヘッド素子のバリア層３３に変化があったとみなす。例えば、バリア層３３において、酸素の移動が促進されて抵抗値が変化したり、物理的なダメージが加わったために抵抗値が変化したものとみなす。この場合、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲによってその金属伝導の度合いを評価する。この評価は、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別することによって行う。
【００５５】
以上のステップＳ１〜Ｓ４がウエハ工程である。
【００５６】
その後、このウエハ２０を切断して、複数の薄膜磁気ヘッド２２が列状に並ぶ複数のバー部材２３を得る（ステップＳ５）。図２（Ｂ）はこのようにして作成したバー部材２３を示している。
【００５７】
次いで、このバー部材２３のＡＢＳ側の研磨面を粗研磨し（ステップＳ５）、さらに、ＭＲハイトを調整する研磨を行う（ステップＳ６）。
【００５８】
次いで、このバー部材２３の研磨面を精密研磨してＭＲハイトの調整を行う（ステップＳ７）。
【００５９】
その後、各ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定すると共に抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを測定する（ステップＳ８）。この場合の抵抗値の測定とは、後述する検査装置を用いてバー部材の各ＴＭＲ読出しヘッド素子の端子電極にプローブを接触させ、ステップＳ４の場合と同様に抵抗値の測定を行い、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲの算出を行う。ただし、このステップＳ８の時点における第１の抵抗値Ｒ１は、加工・ＨＧＡ工程初期抵抗値Ｒ０′としても記憶される。ステップＳ８では、さらに、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別することによる評価を行う。未満である場合はバリア層の金属伝導の度合いが低く、そのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の高い良品であると評価し、未満ではない場合は研磨によってダメージを受けたことにより、バリア層内部（ピンホール発生）若しくは外部（例えばスメア等、即ち研磨加工により生じるキズ等、による短絡発生）に高い金属伝導が生じている不良品、又は素子破壊電圧の低い不良品であると評価する。
【００６０】
なお、研磨後の抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９％未満である複数のＴＭＲヘッド素子について、それらの抵抗値の平均値から目標とするＭＲハイトが達成されていることの確認と、バー部材上のその抵抗値分布から追い込み量の分布、偏りを推定することができる。また、研磨後の抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９％以上である場合は、研磨条件等を変更することを行っても良い。さらに、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９％未満となるか否かを監視することにより、金属伝導を除去するためのエッチングやミリングの時間や条件を制御することが可能となる。
【００６１】
次いで、研磨した面上に保護膜を形成する（ステップＳ９）。
【００６２】
その後、各ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定すると共に抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを測定する（ステップＳ１０）。この場合の抵抗値の測定及び抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲの算出はステップＳ４の場合と同様である。このステップＳ１０においては、その時点における第１の抵抗値Ｒ１と、ステップＳ８で求めた加工・ＨＧＡ工程初期抵抗値Ｒ０′とを比較し、抵抗値が変化している場合には、研磨後のイオンミリングや酸化によるダメージによって、ＴＭＲ読出しヘッド素子のバリア層３３に変化があったとみなし、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲによってその金属伝導の度合いを評価する。この評価は、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別することによって行う。未満である場合はバリア層の金属伝導の度合いが低く、そのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の高い良品であると評価し、未満ではない場合はイオンミリングや酸化によってダメージを受けたことにより、金属伝導度が高く素子破壊電圧の低い不良品であると評価する。
【００６３】
次いで、ＡＢＳに、イオンミリング等によってレールを形成する（ステップＳ１１）。
【００６４】
その後、各ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定すると共に抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを測定する（ステップＳ１２）。この場合の抵抗値の測定及び抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲの算出もステップＳ４の場合と同様である。このステップＳ１２においては、その時点における第１の抵抗値Ｒ１と、ステップＳ８で求めた加工・ＨＧＡ工程初期抵抗値Ｒ０′とを比較し、抵抗値が変化している場合には、レール作成時のイオンミリングによるダメージによって、ＴＭＲ読出しヘッド素子のバリア層３３に変化があったとみなし、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲによってその金属伝導の度合いを評価する。この評価は、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別することによって行う。未満である場合はバリア層の金属伝導の度合いが低く、そのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の高い良品であると評価し、未満ではない場合はイオンミリング等によってダメージを受けたことにより、金属伝導度が高く素子破壊電圧の低い不良品であると評価する。
【００６５】
次いで、バー部材２３を切断し、図２（Ｃ）に示すごとき、個々の磁気ヘッドスライダ２４を得る（ステップＳ１３）。
【００６６】
以上のステップＳ５〜Ｓ１３が加工工程である。
【００６７】
その後、磁気ヘッドスライダ２４をサスペンション２５に接着固定してＨＧＡ２６を作成し（ステップＳ１４）、サスペンション２５上に設けられた配線部材の接続パッドに磁気ヘッドスライダ２４の電極端子２４ａをボンディングする（ステップＳ１５）。
【００６８】
次いで、ＴＭＲヘッド素子の抵抗値を測定すると共に抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを測定する（ステップＳ１６）。この場合、図２（Ｄ）に示すように、ＨＧＡの接続パッドに電気的に接続されている外部接続パッド２６ａにプローブ２７を電気的に接触させて、ステップＳ４の場合と同様に抵抗値の測定を行い、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲの算出を行う。なお、図２（Ｄ）においては、１対のプローブ２７のみが示されているが、実際には、４端子法による抵抗測定を行うことから、図５に示すように２対のプローブが用いられる。このステップＳ１６においては、その時点における第１の抵抗値Ｒ１と、ステップＳ８で求めた加工・ＨＧＡ工程初期抵抗値Ｒ０′とを比較し、抵抗値が変化している場合には、ボンディング時のスパークによるダメージによって、ＴＭＲ読出しヘッド素子のバリア層３３に変化があったとみなし、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲによってその金属伝導の度合いを評価する。この評価は、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別することによって行う。未満である場合はバリア層の金属伝導の度合いが低く、そのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の高い良品であると評価し、未満ではない場合はスパーク等によってダメージを受けたことにより、金属伝導度が高く素子破壊電圧の低い不良品であると評価する。
【００６９】
その後、最終的な検査工程を行う（ステップＳ１７）。この最終的な検査工程では、例えば、ＴＭＲ読出しヘッド素子の電磁変換特性等の特性検査が行われる。
【００７０】
以上のステップＳ１４〜Ｓ１７がアセンブル工程である。
【００７１】
ウエハ工程において、ＴＭＲ読出しヘッド素子を作成直後の抵抗値をウエハ工程初期抵抗値Ｒ０としているのは、この時点ではＴＭＲヘッド素子のバリア層にはダメージが生じていないと思われるため、その時の抵抗値を比較の基準値とするためである。また、ＭＲハイトの研磨を行うと、その前後で抵抗値が大きく異なってしまうので、加工工程及びアセンブル工程ではＭＲハイト調整直後の抵抗値を加工・ＨＧＡ工程初期抵抗値Ｒ０′とし、比較の基準値としているのである。
【００７２】
なお、上述したステップＳ２、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２及びＳ１６における抵抗値及びＶｂｄＭＲＲの測定において、ＶｂｄＭＲＲの測定のみを行うようにしても良い。また。これらのステップを全て行う必要はなく、その一部のみを行うようにしても良い。
【００７３】
図５は図１の実施形態のステップＳ８におけるＴＭＲ読出しヘッド素子検査を概略的に説明する図である。
【００７４】
同図において、５０は複数のＴＭＲヘッドが互いに連接して一列配置されたバー部材であり、５１はＴＭＲヘッド読出し素子の検査装置をそれぞれ示している。
【００７５】
バー部材５０の各薄膜磁気ヘッド素子５０ａは、ＴＭＲ読出しヘッド素子とインダクティブ書込みヘッド素子とを備えており、各ＴＭＲ読出しヘッド素子は１対の端子パッド５０ｂに電気的に接続されている。
【００７６】
検査装置５１は、４端子法を用いて測定を行うためにＴＭＲ読出しヘッド素子用の１対の端子パッド５０ｂに電気的に接触可能な２対のプローブ５１ａ及び５１ｂと、一方の１対のプローブ５１ａに電気的に接続されており、既知の電流値の定電流を供給する定電流回路５１ｃと、他方の１対のプローブ５１ｂに電気的に接続されており、ＴＭＲ読出しヘッド素子から出力される電圧の値を測定する電圧測定回路５１ｄと、電圧測定回路５１ｄに電気的に接続されており、測定した電圧値を表す電圧測定回路５１ｄのアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５１ｅと、Ａ／Ｄ変換器５１ｅに電気的に接続されており、そのデジタル信号を継続的に入力して各センス電流におけるＴＭＲ読出しヘッド素子の抵抗値を計算し、そのＴＭＲ読出しヘッド素子の良否を判別すると共に、定電流回路５１ｃ及びＡ／Ｄ変換器５１ｅの動作を制御するデジタルコンピュータ５１ｆとを備えている。
【００７７】
図６、本実施形態における検査装置５１の処理動作を説明するフローチャートである。
【００７８】
まず、バー部材５０に対して図示しない直流磁界発生装置から外部直流磁界の印加を開始する（ステップＳ８１）。この印加される直流磁界は各ＴＭＲ読出しヘッド素子におけるピン層の磁化方向とフリー層の磁化方向との関係が一定となるような磁界である。
【００７９】
次いで、バー部材５０の良否の評価を行うＴＭＲ読出しヘッド素子の端子パッド５０ｂに２対のプローブ５１ａ及び５１ｂを電気的に接触させ、第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、を有する電圧をＴＭＲヘッド素子に印加する（ステップＳ８２）。この場合、定電流回路５１ｃより、既知の電流値の電流をＴＭＲヘッド素子に流してその出力電圧を電圧測定回路５１ｄを介してコンピュータ５１ｆによってモニタし、その値が第１の電圧値、例えば２５ｍＶ、となる定電流値を知る。その際、定電流回路５１ｃからの電流を、ステップ的に変化させて第１の電圧値に到達させても良いし、連続的に変化させて第１の電圧値に到達させても良い。
【００８０】
次いで、第１の電圧値と、この値に到達したときの定電流回路５１ｃからの電流値とからオームの法則によってＴＭＲ読出しヘッド素子の抵抗値を算出する（ステップＳ８３）。算出した抵抗値は、第１の抵抗値Ｒ１として、コンピュータ５１ｆ内に記憶される。また、この時点における第１の抵抗値Ｒ１は、加工及びアセンブリ工程初期抵抗値Ｒ０′としても記憶される。
【００８１】
次いで、第１の電圧値より高い第２の電圧値、例えば１５０ｍＶ、を有する電圧をＴＭＲヘッド素子に印加する（ステップＳ８４）。この場合、定電流回路５１ｃより、既知の電流値の電流をＴＭＲヘッド素子に流してその出力電圧を電圧測定回路５１ｄを介してコンピュータ５１ｆによってモニタし、その値が第２の電圧値、例えば１５０ｍＶ、となる定電流値を知る。その際、定電流回路５１ｃからの電流を、ステップ的に変化させて第２の電圧値に到達させても良いし、連続的に変化させて第２の電圧値に到達させても良い。
【００８２】
次いで、第２の電圧値と、この値に到達したときの定電流回路５１ｃからの電流値とからオームの法則によってＴＭＲ読出しヘッド素子の抵抗値を算出する（ステップＳ８５）。算出した抵抗値は、第２の抵抗値Ｒ２として、コンピュータ５１ｆ内に記憶される。
【００８３】
次いで、バー部材５０に対しての外部直流磁界の印加を終了する（ステップＳ８６）。
【００８４】
その後、第１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗値Ｒ２から抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを、式ＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００を用いて算出し、その計算結果が所定の閾値である−０．９％未満であるか否か、即ち−０．９％より負の側に大きいか否かを判別する（ステップＳ８７）。
【００８５】
未満である場合はそのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の高い良品であると評価し（ステップＳ８８）、未満ではない場合はそのＴＭＲ読出しヘッド素子が素子破壊電圧の低い不良品であると評価する（ステップＳ８９）。
【００８６】
次いで、バー部材５の他のＴＭＲ読出しヘッド素子について、同様の評価を順次行う。
【００８７】
図７は、この図６の処理動作シーケンスを説明する図である。
【００８８】
同図（Ａ）に示すように、定電流回路からの電流をステップ的に変化させる方式の場合は、まず、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を開始する。次いで、定電流回路からの電流をステップ的に増大させて、ＴＭＲ読出しヘッド素子の出力電圧が例えば２５ｍＶという低い方の第１の電圧値に到達した際に流した電流から抵抗値Ｒ１を求める。次いで、同様に、定電流回路からの電流をステップ的に増大させて、ＴＭＲ読出しヘッド素子の出力電圧が例えば１５０ｍＶという第１の電圧値より高い第２の電圧値に到達した際に流した電流から抵抗値Ｒ２を求める。その後、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を終了する。その後、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲをＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００から計算し、その結果が、所定の閾値である−０．９％未満であるか否かを判別して、ＴＭＲ読出しヘッド素子の良否評価を行う。各電圧値における持続時間は任意であり、また、その間隔も任意である。
【００８９】
同図（Ｂ）に示すように、定電流回路からの電流を連続的に変化させる方式の場合は、まず、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を開始する。次いで、定電流回路からの電流を連続的に増大させて、ＴＭＲ読出しヘッド素子の出力電圧が例えば２５ｍＶという低い方の第１の電圧値に到達した際に流した電流から抵抗値Ｒ１を求める。次いで、同様に、定電流回路からの電流を連続的に増大させて、ＴＭＲ読出しヘッド素子の出力電圧が例えば１５０ｍＶという第１の電圧値より高い第２の電圧値に到達した際に流した電流から抵抗値Ｒ２を求める。その後、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を終了する。その後、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲをＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００から計算し、その結果が、所定の閾値である−０．９％未満であるか否かを判別して、ＴＭＲ読出しヘッド素子の良否評価を行う。各電圧値における持続時間は任意であり、また、その間隔も任意である。
【００９０】
同図（Ｃ）に示すように、図６の処理シーケンスとは異なるが電流計により電流測定を行う方式では、まず、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を開始する。次いで、例えば２５ｍＶという低い方の第１の電圧値の矩形波状の電圧を印加し、その時にＴＭＲ読出しヘッド素子を流れる電流値を測定して抵抗値Ｒ１を求める。次いで、例えば１５０ｍＶという第１の電圧値より高い第２の電圧値の矩形波状の電圧を印加し、その時にＴＭＲ読出しヘッド素子を流れる電流値を測定して抵抗値Ｒ２を求める。その後、ＴＭＲ読出しヘッド素子に直流磁界の印加を終了する。抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲをＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００から計算し、その結果が、所定の閾値である−０．９％未満であるか否かを判別して、ＴＭＲ読出しヘッド素子の良否評価を行う。各電圧値における持続時間は任意であり、また、その間隔も任意である。
【００９１】
図８は、多数のＴＭＲヘッド素子について、上述した処理動作により、２５ｍＶ印加時の第１の抵抗値Ｒ１及び１５０ｍＶ印加時の第２の抵抗値Ｒ２を測定し、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを求めた結果を表すグラフである。ただし、同図の横軸は第１の抵抗値Ｒ１を、縦軸は抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲをそれぞれ表している。
【００９２】
同図に示すように、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが、第１の抵抗値Ｒ１とはさほど相関性を有しておらず、２５０〜３００Ω程度の抵抗値を境に２つのグループに分けることができる。即ち、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲは、第１の抵抗値Ｒ１とはさほど強い相関性を持たず、ある値に近づくことでトンネルバリア層のサイズによる面積効果が無くなり、トンネルバリア層として十分に機能するものと欠陥を有しているものとの見分けが容易になるのである。その結果、ＴＭＲ素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができる。
【００９３】
図９は、多数のＴＭＲヘッド素子について、負荷を印加する前の第２の抵抗値Ｒ２と、負荷を印加した後の第２の抵抗値Ｒ２との関係を示すグラフであり、また、図１０は、同じＴＭＲヘッド素子について、負荷を印加する前の出力電圧と、負荷を印加した後の出力電圧との関係を示すグラフである。この場合の負荷として、１２０℃の環境下で３５０ｍＶの電圧を印加し、負荷印加時間を１００時間と短縮化した。
【００９４】
両図から分かるように、いくつかのＴＭＲヘッド素子は、負荷を印加することにより、第２の抵抗値Ｒ２及び出力電圧がゼロになってしまっており、これらは信頼性の低い不良品のヘッド素子である。
【００９５】
図１１は、同じＴＭＲヘッド素子について、先行技術による抵抗変化率ｄＭＲＲ（異なる電流値を流して求めた抵抗変化率）を求めた結果を表すグラフであり、図１２は、同じＴＭＲヘッド素子について、本発明による抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを求めた結果を表すグラフである。ただし、図１１の横軸は抵抗変化率ｄＭＲＲを、縦軸は負荷を印加した後の出力電圧をそれぞれ表しており、図１２の横軸は抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを、縦軸は負荷を印加した後の出力電圧をそれぞれ表している。
【００９６】
図１１から分かるように、先行技術の抵抗変化率ｄＭＲＲによると、負荷を印加することによって出力電圧がゼロになる不良品のＴＭＲヘッド素子も抵抗変化率ｄＭＲＲが低い値を有するものが有り、従って、この抵抗変化率ｄＭＲＲを閾値と比較することで、良品、不良品の判別を確実に行うことは難しい。不良品を排除するために、閾値を低くすると、良品のＴＭＲヘッド素子が多量に排除されることとなって、歩留りの大幅な低下を招いてしまう。
【００９７】
これに対して、本発明の抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲによれば、図１２から分かるように、負荷を印加することによって出力電圧がゼロになる不良品のＴＭＲヘッド素子は、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９（％）未満にはほとんど存在せず、また、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９（％）以上には、良品のＴＭＲヘッド素子がほとんど存在しない。従って、この抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを−０．９（％）なる閾値と比較することで、良品、不良品の判別を確実に行うこと可能となる。即ち、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲが−０．９（％）未満のＴＭＲヘッド素子はバリア層にピンホールの存在しない良品のＴＭＲヘッド素子であり、−０．９（％）以上のＴＭＲヘッド素子はバリア層にピンホールの存在しているか外部で短絡を起こしている不良品のＴＭＲヘッド素子であると評価することができる。
【００９８】
以上述べた実施形態では、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲに関する閾値を−０．９（％）としているが、この閾値は、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層がＡｌの酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成されており、かつ、第１の電圧値が２５ｍＶ、第２の電圧値が１５０ｍＶの場合の閾値である。トンネルバリア層をＡｌの酸化物以外の材料で構成する場合、それに応じて、第１の電圧値、第２の電圧値及び抵抗変化率の閾値を設定すれば、同様に評価が可能となる。即ち、閾値は上述した実施形態の値に限定されるものではなく、ＴＭＲヘッド素子の仕様に応じて任意に設定される。
【００９９】
また、印加する電圧として、第１の抵抗値Ｒ１を測定する際に印加する第１の電圧値と第２の抵抗値Ｒ２を測定する際に印加する第２の電圧値とは、上述した値に限定されるものではなく、ＴＭＲヘッド素子が破壊される電圧値より絶対値が小さくかつ第２の電圧値が第１の電圧値より絶対値が大きければ良い。例えば、第１の電圧値を２５ｍＶとした場合、第２の電圧値はこれより高くかつＴＭＲヘッド素子が破壊される電圧値より低ければ良い。もちろん、第１の電圧値を２５ｍＶ以外の値としても良い。また、第２の電圧値の電圧を先に印加して、その後に、これより低い第１の電圧値の電圧を印加するようにしても良い。
【０１００】
また、電圧の印加方向は、流れる電流の方向がＴＭＲヘッド素子の基板側（積層方向で下側）から非基板側（積層方向で上側）に向かう方向であってもその逆であっても良い。これは、ＴＭＲ層の積層順序にかかわらない。
【０１０１】
以上述べたように、本実施形態によれば、第１の電圧値の電圧がＴＭＲヘッド素子に印加された時に流れる電流値からＴＭＲヘッド素子の第１の抵抗値Ｒ１を算出し、第１の電圧値の電圧とは不連続に、かつこの第１の電圧値より高い第２の電圧値の電圧がＴＭＲヘッド素子に印加された時に流れる電流値からＴＭＲヘッド素子の第２の抵抗値Ｒ２を算出し、第１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗値Ｒ２から、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲ（％）＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１×１００を求め、これを閾値と比較している。このため、ＴＭＲヘッド素子に関する信頼性の確認を行うことができ、良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊を発生させることなく良否評価できるので、ＴＭＲヘッド素子の良否選別が可能となる。その結果、短時間にＴＭＲヘッド素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。特に、互いに異なる第１の電圧値及び第２の電圧値の定電圧を印加しているので、ＴＭＲ層のサイズが異なる場合にもこの層にかかる負荷が等しくなり、負荷率を一定に保って測定及び評価を行うことができる。しかも、ＴＭＲヘッド素子を実際に使用する形態に近い状態の電圧を印加して測定を行うことができる。その結果、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを閾値と比較するのみで、良否の識別ができることとなり、ＴＭＲヘッド素子に関する信頼性の確認を、明確かつ確実に行うことができる。しかも、歩留りが悪化するような不都合も生じない。
【０１０２】
なお、上述した実施形態は、ＴＭＲヘッド素子の検査を行う場合について説明したが、本発明は、ＭＲＡＭセルの検査を行う場合にも同様に適用できる。
【０１０３】
ＭＲＡＭセルは、図１３に示すように、例えばビット線となる下部導体層１３０上に、反強磁性層１３１、ピンド層１３２、トンネルバリア層１３３、フリー層１３４、例えばワード線となる上部導体層１３５を順次積層したＴＭＲ構造を有している。本実施形態における製造方法、検査方法及び検査装置の他の構成、動作及び作用効果は、図１の実施形態のごときバー部材状態での加工及び検査がないのみで、基本的には同様である。
【０１０４】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態として、ＴＭＲヘッド素子を有する薄膜磁気ヘッドを製造する工程と、この薄膜磁気ヘッドをアセンブルしてＨＧＡを製造する工程とを表すフローチャートである。
【図２】図１の一部の工程を説明する図である。
【図３】図１の実施形態において製造される各ＴＭＲ読出しヘッド素子の構造の一例をＡＢＳと直交する方向から見た断面図である。
【図４】図３のＴＭＲ読出しヘッド素子をＡＢＳ方向から見た断面図である。
【図５】図１の実施形態において、ＴＭＲヘッド素子の検査を行う構成を概略的に説明する図である。
【図６】図１の実施形態における検査装置の処理動作を説明するフローチャートである。
【図７】図６の処理動作シーケンスを説明する図である。
【図８】多数のＴＭＲヘッド素子について、２５ｍＶ印加時の第１の抵抗値Ｒ１及び１５０ｍＶ印加時の第２の抵抗値Ｒ２を測定し、抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを求めた結果を表すグラフである。
【図９】多数のＴＭＲヘッド素子について、負荷を印加する前の第２の抵抗値Ｒ２と、負荷を印加した後の第２の抵抗値Ｒ２との関係を示すグラフである。
【図１０】図９の場合と同じＴＭＲヘッド素子について、負荷を印加する前の出力電圧と、負荷を印加した後の出力電圧との関係を示すグラフである。
【図１１】図９の場合と同じＴＭＲヘッド素子について、先行技術による抵抗変化率ｄＭＲＲを求めた結果を表すグラフである。
【図１２】図９の場合と同じＴＭＲヘッド素子について、本発明による抵抗変化率ＶｂｄＭＲＲを求めた結果を表すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施形態において製造されるＭＲＡＭセルの構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２０  ウエハ
２１、５０ａ  薄膜磁気ヘッド素子
２２  薄膜磁気ヘッド
２３、５０  バー部材
２４  磁気ヘッドスライダ
２４ａ、５０ｂ  電極端子
２５  サスペンション
２６  ＨＧＡ
２６ａ  外部接続パッド
２７、５１ａ、５１ｂ  プローブ
３０  下部シールド及び電極層
３１、１３１  反強磁性層
３２、１３２  ピンド層
３３、１３３  トンネルバリア層
３４、１３４  フリー層
３５  キャップ層
３６  金属ギャップ層
３７  上部シールド及び電極層
３８  バイアス層
５１  検査装置
５１ｃ  定電流回路
５１ｄ  電圧測定回路
５１ｅ  Ａ／Ｄ変換器
５１ｆ  デジタルコンピュータ
１３０  下部導体層
１３５  上部導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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